¿Cuál es la investigación más emocionante en informática en 2010? ¿Por qué es emocionante?

Kartik dijo muchas cosas interesantes. Quiero mencionar las cosas en las que estoy trabajando que mucha gente está muy interesada (incluido Jeff Bezos , quien recientemente invirtió mucho dinero en D-Wave), y por qué eso es tan emocionante e importante.

Hago investigaciones en computación cuántica y algoritmos cuánticos . Existe un cierto paradigma de computación cuántica llamado computación cuántica adiabática, y si ha oído hablar de la compañía llamada D-Wave Systems, sabrá que ya se ha construido y vendido una computadora cuántica de 256 qubits (a Lockheed Martin por $ 10 millones).

He escrito otras dos respuestas que podrían ser útiles para comprender qué es la computación cuántica adiabática.

La respuesta de Hadayat Seddiqi a ¿Cómo funciona la computación cuántica? ¿Qué lo hace diferente del paradigma informático actual? ¿Qué tipo de problemas podría ayudar a resolver la computación cuántica? ¿Cómo se realiza la corrección de errores?

La respuesta de Hadayat Seddiqi a ¿Cómo funciona la computación cuántica adiabática en términos simples?

De todos modos, podemos hablar sobre algunos conceptos básicos sin profundizar demasiado para comprender por qué esto es un gran problema. La razón por la cual estos AQC son tan útiles es porque son extremadamente buenos para resolver problemas de optimización. Así que toman algún problema de una forma de satisfacción booleana y elaboran una solución en tiempo polinómico. Así es, los AQC podrían resolver problemas de optimización en tiempo polinómico .

Guau. Entonces, piensa en todos los problemas que intentamos resolver con todas nuestras heurísticas y aproximaciones. Vendedor ambulante, mochila, agenda. Quiero decir, seguiré adelante y enumeraré las cosas que puedo pensar en este momento: mapas de Google para búsqueda óptima de rutas, aerolínea, trabajo de supercomputadora y programación de procesos del sistema operativo, plegamiento de proteínas (para investigación de enfermedades y cáncer), investigación de materiales , fabricación y logística, visión por computadora y otras técnicas de aprendizaje automático, diseño de circuitos y modelado de redes neuronales. De hecho, si piensa en algunos campos de investigación, una gran cantidad de sus problemas son problemas de optimización. Piense en inteligencia artificial, aprendizaje automático o investigación de operaciones e ingeniería industrial.

De hecho, algunas personas ya han hecho grandes cosas con los AQC de D-Wave:

Plegamiento de proteínas: la computadora cuántica D-Wave resuelve el problema de plegamiento de proteínas

Visión / aprendizaje automático: Google colabora con D-Wave en la posible búsqueda de imágenes cuánticas

Álgebra lineal numérica: [0811.3171] Algoritmo cuántico para resolver sistemas lineales de ecuaciones

Aquí hay una foto de una de mis carpetas de Google Drive para documentos importantes de AQC. La mayoría están etiquetados por instituciones, por lo que puede ver cuántas personas importantes están trabajando en esto:

Y habrá más por venir, ya que creo que D-Wave está planeando un procesador de 512 qubit.

De todos modos, por supuesto, todo esto es optimismo. Será un camino difícil y ligeramente incierto, pero los posibles beneficios son enormes. Comente si desea discutir las desventajas.

Procesamiento natural del lenguaje
Esta área se está impulsando en una gran cantidad de investigaciones, ya que la mayoría de las interacciones entre computadoras y humanos se están redirigiendo para ser interpretadas por la entrada de forma libre. El desarrollo de Siri, Google Now, Microsoft y algunos productos de Nuance están tratando de trabajar en formas que no solo puedan transcribir lo que una persona dice al texto, sino también cómo interpretar lo que dicen y usar la información para obtener resultados. Imagine un mundo en el que realmente está dando comandos a la computadora y automáticamente se da cuenta de lo que quiere decir exactamente en función de su ubicación, historial de búsqueda anterior, hora del día, qué más está sucediendo, etc. Ejemplo: un caso exitoso sería la salida de 350 km / h para un entusiasta de los automóviles y 60 km / h para el animal de la pregunta “¿Cuál es la velocidad de un Jaguar”? (Respuestas directas, análisis semántico, etiquetado POS)

Bases de datos de gráficos
Propiedades / compensaciones ACID vs BASE para bases de datos. Consistencia eventual y facilidad de escalabilidad y la capacidad de manejar grandes datos sin problemas. (Particionamiento gráfico, conocimiento gráfico) http://www.johndcook.com/blog/20

Recuperación de información
Investigue en términos de indexar contenido de la web e interpretarlo para obtener una experiencia de respuesta más directa en la búsqueda. Averiguar qué parte de la página web tiene contenido relevante y, por ejemplo, si indexa un sitio web de letras, en qué parte de la página comienzan y finalizan las letras, etc. (Clasificación de texto, indexación, Web semántica)

Aprendizaje automático
Una gran cantidad de investigación en aprendizaje automático no supervisado, prediciendo eventos en general y redes neuronales.

Programacion Paralela
Numerosas aplicaciones que van desde números crujientes hasta la simulación de microorganismos completos en una computadora para predecir y verificar modelos en física y su comportamiento en el universo.

Clusters Distribuidos
Investigue en la gestión de grandes clústeres (servidores, centros de datos, simuladores, etc.) y divida las tareas entre ellos.

Algunas áreas más que creo son particularmente interesantes y tienen aplicaciones prácticas.

Computación humana
Combinando (muchos) humanos y computadoras para abordar problemas que son difíciles de resolver solos. Algunos usos muy exitosos de esto son el trabajo de Luis von Ahn y Foldit. La charla TED de Luis von Ahn explica bastante bien este trabajo.

Computación Biomolecular / Programación Molecular
Usando ADN, ARN y proteínas para hacer cálculos. Este fue un campo iniciado por Leonard Adelman en 1994 cuando resolvió una pequeña instancia del problema de los Caminos Hamiltonianos usando ADN (es decir, muchas cadenas de ADN no determinan la solución). Recomiendo mucho su trabajo; a pesar de que involucra algunos experimentos biológicos, es muy elegante, orientado a CS y evita la jerga biológica. Si bien su técnica (y otras similares) no se han ampliado para poder resolver sistemáticamente los problemas de NP completo, la computación bimolecular ha tomado muchas direcciones interesantes, incluido el uso de ADN para hacer cálculos en células vivas, potencialmente para combatir enfermedades. Esta es un área de investigación interesante porque involucra tanto la teoría (nuevas formas de pensar sobre la computabilidad y la complejidad cuando se trata de moléculas) como la práctica (implementar cosas en un laboratorio húmedo, a menudo guiado por la teoría pero a veces no). Los documentos que he vinculado son solo un par de documentos; Hay muchos tipos diferentes de investigación en esta área.

Teoría de juegos algorítmicos / diseño de mecanismos
Esta es un área creciente de investigación que combina la teoría de juegos (tradicionalmente estudiada en economía y otras ciencias sociales) con varios aspectos de la informática, incluido el análisis de algoritmos, el diseño de algoritmos, la teoría de la complejidad, la IA / sistemas multiagente e Internet para abordar algunos aspectos interesantes. problemas. Si bien gran parte del trabajo es teórico, ha habido algunas aplicaciones prácticas, como el intercambio de riñones, donde los algoritmos se están implementando en los hospitales y mejoran la seguridad del aeropuerto. Nuevamente, hay muchos más artículos sobre estos temas. Por ejemplo, Alvin Roth, uno de los ganadores del Premio Nobel de economía el año pasado, está investigando mucho sobre el intercambio de riñones.

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